发电机的发电过程是种能量转换过程,发电机的工作原理是由各种带动发电机转子转动的机械能,通过电磁感应转换为电能,柴油机运转带动设备的大轮运转,然后由皮带动发电机转动,并输出感应电动势,即将柴油机的动力能量转换为电能;也由水轮机、汽轮机、风车或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。 发电机的基本元件就是原动机、转子、定子:原动机提供能量驱动转子旋转,转子利用剩磁或者直流电产生磁场,当转子旋转时对于定子就形成相对的切割磁力线运动,在定子上就会产生个感应电势,如果定子和外部回路接通形成闭合回路就有电流输出给负荷了。柴油发电机组是种发电设备,系指以柴油等为燃料,以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。 1、直流发电机的工作原理直流发电机工作时,外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动,并不断切割磁感线,产生感应电动势。图1所示为典型直流发电机的工作原理示意图 图2所示为直流发电机转子绕组开始旋转瞬间的工作过程。当外部机械力带动绕组转动时,线圈ab和cd分别做切割磁感线动作,根据电磁感应原理,绕组内部产生电流,电流的方向由右手定则可判断为:感应电流经线圈dc→cb→ba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。 图3所示为直流发电机转子绕组转过90°后的工作过程。当绕组转过90°时,两个绕组边处于磁场物理中性面,且电刷不与换向片接触,绕组中没有电流流过,F=0,转矩消失。 图4所示为直流发电机转子绕组再经90°旋转后的工作过程。受外部机械力作用,转子绕组继续旋转,这时绕组继续做切割磁感线动作,绕组中又可产生感应电流,该感应电流经绕组ab→bc→cd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。 从图5中可以看到,转子绕组内的感应电动势是种交变电动势,而在电刷AB的电动势却是直流电动势,即通过换向器配合电刷,使转子绕组输出的电流始终是个方向,即为直流发电机的工作原理。 另外,在交流同步发电机中,并不是由转子绕组做切割磁感线运动,而是由转子产生旋转的磁场(励磁装置为励磁绕组通入电流),使定子绕组做切割磁感线的运动,从而产生感应电动势,并通过接线子引出。图6所示为交流发电机的工作过程示意图。 交流同步发电机根据定子绕组输出相数,可以设计成产生单相或多相交流电压的发电机。图7为产生单相、两相和三相交流电压的基本设置。 图8所示为单相交流发电机工作原理示意图。磁铁旋转后,在两个定子绕组A、B中产生正弦波交流电动势e。将产生电动势的电源称为相,这种发电机使用由单相和两根电线供给的交流,称为单相交流,这种配电方式称为单相二线制。 在该类发电机中,定子槽内放置着3个结构相同的定子绕组AX、BY、CZ,其中A、B、C称为绕组的始,X、Y、Z称为绕组的末,这些绕组在空间互隔120°。转子磁场在空间按正弦规律分布,当转子由原动机带动以角速度ω等速顺时针方向旋转时,在3个定子绕组中就产生频率相同、幅值相等、相位上互差120°的3个正弦电动势,这样就形成了对称三相电动势。 |
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